Мгд-генератор
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 2002354
Автор: Гохштейн
Текст
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПАТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Гохштейн Яков Петрович(57) Сущность изобретения: МГД-генератор содержит канал с электродными секциями, промежуточные электрические цепи, переключатели и блоккоммутации. К каждой электродной секции возможно поочередное подключение нескольких промежуточных электрических цепей. Промежуточныецепи с помощью переключателей подключены кцепи общей нагрузки. Промежуточные цепи составлены из одинакового числа последовательно(51) 5 Н 02 К 44 68 соединенных аккумуляторов, например, сернонатриевых Блок коммутации обеспечивает поочередное замыкание одной из промежуточных цепей на электроды секции а другой - на общую цепь нагрузки. Последовательность подключения промежуточных цепей к электродам смежных электродных секций или к цепи нагрузки сдвинута на одну позицию, Возможно поочередное отключение секций от общей цепи нагрузки Отдельные участки промежуточных цепей могут параллельно подключаться к общей цепи нагрузки Электродные секции выполнены расширяющимися в направлении выхода из канала, 6 зл. ф-ль 5 ип.Изобретение относится к области энер;етики и может быть использовано для преобразования и хранения энергии.Известны секционированные МГД-генераторы для преобразования тепловой5энергии в электрическую,Известен также МГД-генератор с каналом, разделенным на секции, каждая из которых подключена электродами к отдельнойпромежуточной электрической цепи, изолированной по постоянному току от промекуточных цепей других секций и от общейцепи нагрузки, причем каждая промежуточная цепь содержит инвертор и первичнуюобмотку трансформатора, вторичная обмотка которого включена в общую цепьнагрузки.Высоковольтная изоляция трансформаторов, соответствующая холловскому перепаду потенциала вдоль канала, усложняет 20конструкцию генератора. Кроме того, такаяконструкция не предусматривает храненияпреобразованной энергии.В предложенном МГД-генераторе каждая секция снабжена несколькими промежуточными цепями и соединена с нимичерез блок коммутации, замыкающий однуиз промекуточных цепей на секцию, а другую - на общую цепь нагоузки, каждая промежуточная цепь содержит 30последовательно соединенные аккумуляторы, например сернонатриевые.Число последовательно соединенныхаккумуляторов одного типа одинаково впромежуточных цепях разных секций, а ширина секций выполнена переменной вдольканала МГД-генератора с увеличением ее квыходу канала,Такое выполнение МГД-генератора упрощает его конструкцию, особенно при фарадеевской схеме нагружения, позволяетсовместить производство электрическойэнергии с ее накоплением, что расширяетфункциональные возможности генератора,повышает его эффективность при неравномерном потреблении электроэнергии,Взаимно изолированные промежуточные цепи из последовательно соединенныхаккумуляторов обеспечивают одновременный сьем тока с секций, находящихся при 50разных потенциалах. Равенство промежуточных цепей по количеству последовательно соединенных однотипных аккумуляторовобеспечивает возможность одновременного их подключения к общей цепи, Увеличение ширины секции от центральногоучастка канала к концевым участкам, в частности к выходу канала. компенсирует снижение плотности электрического тока вканале к его концам и уменьшает этим разницу токов заряда аккумуляторов различных промежуточных цепей.Отбираемая от канала мощность определяется количеством аккумуляторов в промежуточной цепи. Она близка к максимальной при ЭДС промежуточной цепи, равной половине среднего по секциям напряжения холостого хода генератора, Двухтактный цикл работы МГД-генератора, включающий заряд промежуточной цепи от электродов секции и последующий разряд на общую цепь нагрузки, позволяет при переключении с заряда на разряд группировать промежуточные цепи либо делить их на участки соответственно для повышения или понижения напряжения на общей цепи нагрузки,На фиг.1 показан МГД-генератор с фарадеевской схемой нагружения секций; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; фиг.З - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - вариант МГД-генератора с параллельно-последовательным соединением аккумуляторов в промежуточной цепи; на фиг.5 - МГД-генератор с коммутацией участков промежуточной цепи.МГД-генератор имеет канал 1, разделенный на электродные секции 2, 3 с парами электродов противоположной полярности 4 и 5, 6 и 7. Каждая из секций подключена электродами к отдельной промежуточной цепи 8, изолированной по постоянному току от промежуточных цепей 9 других секций и от шин 10, 11 общей цепи нагрузки.Каждая секция снабжена четырьмя поомежутоцными цепями 8, 12, 13, 14 (секция 2), 9, 15, 16, 17 секция 3), составленными из последовательно соединенн ых аккумуляторов 18, 19, 20, и спаренными переключателями 21, 22 секция 2), 23, 24 (секция 3), Переключатели замыкают одну из промежуточных цепей 8 на секцию, а другую промежуточную цепь 12 на общую цепь нагрузки, причем каждый переключатель имеет четыре позиции. проходимые последовательно и циклически (в направлении, указанном стрелками, фиг,1),Промежуточные цепи 8, 9 разных секций 2, 3, а также промежуточные цепи 8, 12, 13, 14 одной секции 2 содержат одинаковое число последовательно соединенных однотипных аккумуляторов. Ширина секций выполнена переменной вдоль канала, в частности, с увеличением ее к выходу 25 канала; ширина а секции 2 больше ширины Ь секции 3 (фиг,З), Аккумуляторы являются сернонатриевыми с центральным катодом, смоченным расплавленной серой, которая отделена .от расплавленного натрия твердым электролитом в форме трубки из 8-глинозема, заключенной в цилиндрическийкорпус из стали (аккумуляторы 18. 19, 20 показаны на фиг,1, 2 схематически).Канал 1 расширяется к выходу в направлении движения потока плазмы (фиг. 1, 3). Под сводом 26 канала расположен барьер 27, разделяющий электроды 4 и 5 противоположной полярности. Электроды выполнены в виде желобов 28, 29, заполненныхметаллическим расплавом 30, напримержидким чугуном, Желоба могут быть дополнительно секционированы для гашения дуги колебаний расплава, а также содержать волокнистый материал, пропитанный снизу металлическим расплавом, а сверху - шлаком. Под дном 31 канала расположена обмотка 32 сверхпроводящЬй магнитной системы. Сернонатриевые аккумуляторы, соединенные в промежуточные цепи, установлены в теплоизолированных камерах 33, расположенных под каналом, например, в подвальном помещении, Находящиеся между входом 34 и выходом 25 канала остальные электродные секции 35-41, аналогичны секциям 2, 3,Возможен вариант МГД-генератора (фиг,4), в котором каждая промежуточная цепь 42, 43 составлена из последовательна соединенных групп с параллельным включением аккумуляторов 44 и л, 4- л 47, При наличии у секции только двух пр межу- точных цепей их коммутация может быть осуществлена двухпозиционными переключателями 48, 49.В другом варианте МГД-генератора (фиг,5) промежуточная цепь составлена из одинаковых участков 50, 51, 52. соединенных последовательно через перекл;очатели 53-58 с возможностьк параллельного подключения этих участков к шинам 10, 11 общей цепи 1 изменение позициипереключателей показано стрелками), Си чхронную работу переключателей обеспечивают общий привод либо блок электронной коммутации (не показаны),При номинальной мощнос 1 и УГД-генератора 5 МВт, напряжении на общей цепи нагрузки 500 В и количестве запасаемойэнергии 100 МВт, ч элементы его ко .струкции имеют следующие параметры, Ширина канала в центральной его :астл 1 м. длина электрода в виде желоба 30 см, ширина секции(шаг) от 2 см в центральной части канала до 5 см на концах, число промежуточных цепей в одной секции 4, количество секций 100, число последовательно соединенныхсернонатриевых аккумуляторов в каждоипромежуточной цег.и одной секции 250 (для режима генератора со средним по секциям напряжением холостого хода 1 кВ), общеечисло сернонатриевых аккумуляторов10 15 20 25 30 35 50 55 10000, емкость одного аккумулятора 500 А ч,диаметр 0,1 м, высота 0,5 м, масса 10 кг,ЗДС в заряженном состоянии 2,08 В, в зарякенном 1,74 В, аккумуляторы размещеныв 10 теплоизолированных камерах площадью 40 м и высотой 3 м каждая при.2заполнении камеры на 50 .При работе МГД-генератора одна изпромежуточных цепей каждой секции, например цепь 8, заряжается от электродовсекции, а другая, например 12, разряжаетсяна общую цепь нагрузки, Ток заряда ограничен внутренним сопротивлением канала, зависящим от проводимости плазмы, и вданных условиях составляет до 100 А. Токразряда огрэнлчен внутренним сопротивлением промежуточной цепи и в данных условиях составляет до 500 А. При токе 100 Ападение потенциала на внутреннем сопротивлении указанной промежуточной цепине превосходит 50 В,Заряд или разряд промежуточной цепитоком 100 А требует 5 ч, чем определяетсяпериод сдвига переключателей 21, 22 на одну позицию, Разрядившаяся цепь 12 подключается к электродам 4, 5 для повторнойзарядки, э вместо нее к шинам 10, 11 под-.ключается заряженная ранее цепь 13.В каждой секции последовательностьподключения промекуточных цепей к электродам совпадает с последовательностьюподкл очения их .; нагрузке со сдвигом насдну позицию, Например, в секции 2 этипоследовательности, имеющие период 4,составляют8,12, 13, 14, О, 12. 13, 1412, 13, 14, 8. 12, 13, 14, 8,Электрическое соединение секций с общей цепью нагрузки выполнено с возможностью поочередного отключения секций,т,е, в разных секциях сдвиг переключателейпроисходит в разные моменты времени. Например, сдвиг переключателей 23, 24 секции 3 начинается после того, как законченсдвиг перекл 1 очателей 21, 22 секции 2 и т,д,Этим обеспечена непрерьвность питаниянагрузки током и возможность более полного разряда аккумуляторов перед их переключением на заряд. Интервал времени, втечение которого срабатывают переключатели всех секций, мал по сравнению с периодом переключения одной промежуточнойцепи, например 5 мин по сравнению с 5 ч. Впротивном случае при задержке переключения, сравнимой с периодом, существенныразличия в токах разряда разных промежуточных цепей и связанные с этим омическиепотер л,Возможна работа МГД-генератора в режиме накопления энергии при выключен2002354 иой ВГОузке, а та."ке в Оежиме Разряда на .1-.ГГ."ку гРи ас;ановленнам канале, Пви нес,; .,иРлсст"; преаОразаван г постелигО го тока в перемен;ь 1 й генератор может быть установлен в Общей цепи нагрузки, котооая изолиоована пои высоковольтньх участков канала, Для начального разогрева сернонатриевых аккумулятороз в камерах 33 до 350 С и для поддержания этой температуры мажет быть использовано тепло отработавших О каЯле пООдуктов сГООания,Установка электродов в Виде желобов на дне канала Обеспечивает легкость их перемещения и замены без демонтажа канала, Применительно к данному ЬГЦ-ге 1 ератору это Обге Чае; совмещение секций рази Ной ширины В одном ряду Вдаль канала, причем ьвирина секции, совпада;ощая с цириной желоба, вклОчает совпадаОщую у Всех желобов толщину стенок и размер пространства, занятого В желобе 141,тллическ 11 М Оаспг 1 авом, Межсек 1 ионная ГО .1,Ула изобретения 1. МГЦ-ГЕНЕРАТ:Р, включающий канал ", ВлектродньМи секциями, В каждой из котаз,1, ,";ект 1 оь Во лю,";4 ь к Отдельной Г; о )",х,у., Гой злдктричесОЙ цепи,лекоиза";и,с,;: о О; ПОО 1 ежуГч ых цег 1., Доугих сн;,11 ии и р Об,еи епи 11;- ГРУЗКИ, ОТЛИЧВКЗЩИЙСЯ ТПМ, гга Вждал СЕК" ,. ия:,.я.".;кена пс Ой 1-В 1," меое однойдо:,;.,п л.;,;,1 ой; Гаме;к т;чнал цепью и ,у.:-,ка 1, кгмм,та 1;и, Обсспечивгл 01 цим ПОО- ч сел Ое замыка 1 ие ОвОй из .,Омехфп- ,1 ьх целе. .-,-:. зхектрады секц 1 й, а другой;рп,ь ру В пп".е;.1 каждая1, О 1,Вжутп.Вя цепь са,".Гавлона из пос 11 е,.1,Л О .ОЕДР,",;Ккл 1,Охс 2 МГЦ-генератоо по п,11 ОтличаОщийся тем, что промежуточные цепи разньх секций содер;кат Одинаковое число пос 11 е- давательнО соединен 11 ых Оцнотип)Ь 1 к акку"муляторов.3, МГД-генератор по П.1, отличающийся тем, гго ьвирина секций выг 1 олнена пе изоляция, расположенВ 1 в зазорах междужелобами, не обязательна, если желоба выполнены, ю золиру 1 ошеЙ керамики:, при этом они могут быть оасположены группами 5 Вплотную друг к другуИзбыточное (более двух) количествопромежуточных цепей в секции увеличивает ресурс работы рхГД-генератора в режиме остановленного канала, создает возмож ность параллельного подключения к нагрузке несколько промежуточных цепей от каждой секции. Кроме того, существование в этом случае периода, когда промежуточная цепь обесточена - отключена и от злект родов и от нагрузки - облегчает текущийремонт, в частности замену аккумуляторов,(56) Патент США К" 4218629, кл, 310-11,20 1980,Патент СШД М 4437026, кл, 310-11,1984. ременной вдоль канала с увеличением ее квьходу из канала,4, МГД-ге 1 ератор го п.1, отличающийся тем, чта Б качестве составляюцих промежх гочних цегей ПРИМЕ 1 ЕНЫсернонатриевые ак 1;уму 1 Толы,5, х 1 ГД-генератор по п,1, Отличающийтем, что в каждой секции коммутацияпромежуточных цепей выполнена с одинаковы ми и О следователь настя ми подкл 1 оче 3 ) ния их к з 1 ектрадам либо Об 1.,ей Цепинагрузки, сдвинуьми на Одну позицию,б. х"Д-гснсратор по п,1, отличающийся тем, что;: лектриеское соединение сек 1 0ций с общей цепью;агрузки выполнена свозможностьО поочередного отключениясекций.7, Ь 1 ГД-генератор по П,1, отличаощийся тем, что промежуточная цепь составле;,.На из Одинаковых участков, соединенныхпоследовательно через перекл 1 очатели свозможностью параллельного подключения этих участков к обьцей цепи нагрузки.2002354 Составитель Я. ГохштейнТехред М,Моргентал Корректор М. Самбор Редактор Т. Р а Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж-ЗЬ, Раущская нэб 4/5 Заказ 317 зводственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул. Гагарина
СмотретьЗаявка
5043004, 21.05.1992
Гохштейн Яков Петрович
МПК / Метки
МПК: H02K 44/08
Метки: мгд-генератор
Опубликовано: 30.10.1993
Код ссылки
<a href="https://patents.su/6-2002354-mgd-generator.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Мгд-генератор</a>
Предыдущий патент: Ротор асинхронного короткозамкнутого двигателя
Следующий патент: Источник вторичного электропитания с импульсным регулированием
Случайный патент: Устройство для ориентации деталей